下一次真正的电池技术突破，我们要等多少年？

feiniao2008 · 发表于 2017-6-1 09:39:24

　即使是公认已经发展到了一个顶点的智能手机，我们每年都还可以看到大量技术和设计上的变化，比如今年最成话题的OLED屏幕、大屏占比设计等等。当然了，无论这些东西怎么变，有一些不变我们好像都已经习惯了，那就是电池技术。性能不断增强，分辨率不断提高，拍照越来越好看，但是续航那是肯定没有太大突破的。
　　我们当然有办法提高手机的续航时间，只要把电池做得更大就行了，但这只是最粗暴的办法，手机毕竟就那么大。几乎所有的技术研究都可以靠砸钱和时间来解决，电池技术那么重要，就不值得大厂们投入吗?
　　解决方法听起来简单，但其实并非如此。投入大量金钱，雇用最好的科学家，拥有足够的耐心，这都不是解决问题的关键。问题在于，打造一个能量密度更高的电池，涉及到的将是一个全新的科学领域。
　　对此伦敦帝国理工戴森工程学院的教授比利·吴解释道，摩尔定律简单来说，就是每隔几年晶体管都会变得更小，让芯片能够容纳更多，从而提高处理能力。电池领域却不是这样。“在微处理器领域，一切都只为了把东西做得更小。但到了锂离子电池这边，如果你想提高能量密度，换句话说就是增加手机的续航时间，那你就必须要从根本上改变电池里的材料。”
　　这当然不会是“那就换材料呗”那么简单，因为内部材料组成的平衡哪怕有一点不对都可能会导致严重的问题。现在那么多的事故，都在提醒我们一旦出事会有多么严重。吴教授表示现有的镍、钴、锰组合在未来的几年内可能会发生变化。因为镍更活跃，它的比例会得到提高，从而增加电量。
　　当然了，只是这点变化仍需要几年的测试保证一切稳定和安全。据说如果成功，续航能有10%至20%的提升。然而人们等了那么多年，等来的提升和时间似乎并不相符。电池技术的真正突破，仿佛是人们在追逐一个不可能的梦。
　　困难重重

　　用科学家的说法，电池技术可以说是一种“混沌的艺术”。它之所以发展得那么慢，很大程度上是因为几乎每一点微小的进步或改变，都需要经过大量的实验和测试，以保证安全和稳定。即使是发现了对于提升能量密度很有帮助的材料，你都不能保证它真的能用。
　　举个例子，近来人们发现比起现在电池里的石墨，硅胶似乎是一种更好的材料。它的能量密度是石墨的十倍，意味着如果现在我们的手机能撑一天，硅胶电池就能让手机顶十天。问题就在于，这样的电池就变成了一个很危险的爆炸物。
　　为什么会这样呢?当电池充放电的时候，石墨会膨胀和收缩大概10%的幅度。我们能对付10%，但硅胶在这上面能达到300%。不用多想都知道，这种电池该有多么危险。
　　也正是因为这样，电池技术研究的投入可以说是一个看不到底的黑洞，因此世界上尽管有着许多科学家、企业和研究机构在坚持不懈地攻关，但看不到前景使得这些努力始终都是各自为战，形成不了一个业界范围内的合作。
　　更重要的是，三星Galaxy Note 7这一系列的事件震惊了整个业界，这也让人们在研究时变得更加小心翼翼，更重视每一步的测试。业内人士透露说此前许多厂商都开始抱有侥幸心理，想要强行推进电池能量密度的增长。电池事件是一个警醒，迫使所有人的节奏都慢了下来——当然了，注意安全肯定是一件好事。
　　我们能看到进步吗?

　　那么问题来了：既然突破的进度已经如此缓慢，我们到底什么时候才能看到进步的到来?有趣的是，答案是很久以后，但好像也不是那么久。
　　“要开发一种新的化学过程大概需要10年的时间，1亿英镑的投入，所以它在经济规模上和微处理器领域比不了。”吴教授说。
　　而且，10年时间不过是第一阶段。接下来还要再花10年，不断地测试和改进，让新技术足够安全和稳定，否则就不能把它应用在商业化上。最简单的例子，锂离子电池的相关研究成果于1980年首次发表在牛津大学。一直到上世纪九十年代之后，索尼才首次将这个技术商业化。
　　“我们已经有了另一种化学方案，但它要到来还需要一点时间。人们一直在谈论硫磺或硅胶作为电池的新材料。另外现在有一种被称为锂空气电池的可能会是最终的解决方案。然而在它尽善尽美之前需要一个甚至两个10年以上的时间。”吴教授说。
　　10年甚至20年的时间对每一个人来说都久得可怕，但是在听到了之前那些令人绝望的状况之后，好像也就没那么长。更重要的是，厂商们另辟蹊径，零零碎碎的进步和优化肯定还会是有的。
　　尽管电池技术短时间内没法突破，但毕竟其他的技术不能不进步。随着手机性能继续增强，分辨率甚至还要上到4K级别，这些都对能耗优化提出了苛刻的要求。对此，10纳米工艺甚至7纳米工艺都已经上了日程。OLED屏幕可以有效减少能耗。各种软件层面上的优化也都成为了必修课。